基于S7-200smartPLC木材干缩力控制系统的设计与应用研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chunyu1988
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干缩力是木材干燥过程中因水分散失发生尺寸上的减小而产生的一种对外作用力和内部应力。研究发现,木材干燥过程中产生的干缩力是导致木材开裂和变形的主要因素。因此,干缩力的检测和控制对于木材干燥至关重要。若能设计一种控制系统,并对木材干燥过程中产生的干缩力建立起合适的评价体系,利用该控制系统实现木材干缩力大小的精准控制,可极大的避免木材出现开裂、变形等缺陷,对木材干燥行业的发展具有重要意义。本文以S7-200smart PLC为控制器,结合MCGS组态软件、触摸屏、传感器和执行器等设计了能以木材干缩力为干燥基准控制木材干燥过程的控制系统。木材干缩力检测装置、PLC控制器和执行器为控制系统的主体。首先,通过三维建模软件Sketch Up绘制了干缩力控制系统和检测装置的三维模型。其次,根据工艺要求和系统设计原理进行硬件选型、电路设计、程序编写和触摸屏组态,完成了控制系统的整体设计。最后,通过系统接线、调试和性能测试实现了木材干缩力控制系统的稳定运行。为了能将木材干缩力控制系统尽快应用于生产实际,同时验证该系统的实际控制效果,本研究以45mm厚榆木(Ulmus pumila L.)锯材为研究对象,在120℃高温条件下,利用木材干缩力检测装置检测出榆木开裂前的干缩力极大值;在榆木干缩力达到极大值前,对其调湿处理一定的时间来缓解榆木干燥过程中的干缩力;通过确定榆木开裂前的干缩力极大值和调湿时长,从而初步建立了45mm厚榆木的高温干缩力干燥基准。利用木材干缩力控制系统,分别按照45mm厚榆木高温干缩力干燥基准和三阶段干燥基准干燥榆木试件。对比发现,以榆木高温干缩力为干燥基准的试件,在初含水率较高的条件下,平均干燥速度是三阶段干燥基准的11倍,且干燥效果良好,无明显干燥缺陷。通过对以上内容的研究,包括木材干缩力控制系统的设计和45mm厚榆木高温干缩力干燥基准的建立,实现了木材干缩力控制系统的初步应用,并通过试验验证了该系统工作的稳定性和高效性。
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